Скорость звука в разных средах

Звуковые волны распространяются с определенной скоростью, называемой скоростью звука. В разных средах и телах скорость звука различна. [c.6]

При одинаковой частоте колебаний скорость звука в разных средах различна она связана с химическим строением озвучиваемой среды [3, 4], что, между прочим, может быть использовано при изучении кинетики химических реакций [5, 6]. [c.8]

Звуковая волна, падая на поверхность раздела двух сред, как и световая волна, частично проходит в другую среду. При этом происходит преломление волны, т. е. если волна падает на поверхность раздела под углом фь то в следующей среде направление движения волны (звукового луча) будет под другим углом ( фг). Отношение угла падения к углу преломления (рис. 1.11) определяется отношением скоростей распространения звуковых колебаний в этих средах з п 1131/8111 г з2=с1/с2, где С1 и Сг — скорости звука в обеих средах. Если удельные акустические сопротивления обеих сред близки друг к другу, то почти вся энергия перейдет из одной среды в другую, а если при этом среды (или материалы из них) будут иметь разные скорости звука, то можно сделать акустические линзы из таких материалов (см. разд, 6), [c.18]

В табл. 5 для случая V = 15 Гц приведены значения давления (над чертой) и скорости (под чертой), вычисленные в ячейках конечно-разностной сетки в разные моменты периода колебаний. Видно, что эти величины сильно изменяются как по /, так и по х. При сжатии эпюра изменения р близка к стоящей волне с максимумом за серединой трубы. В этом ее отличие от линейного решения, согласно которому давление максимально на поршне. Когда поршень выдвигается, давление по всей трубе сильно падает, но не доходит до нуля. При этом скорость звука в ячейках, прилегающих к поршню, падает почти на два порядка. Такое сильное уменьшение скорости звука связано с ростом пузырьков газа и малостью возмущений сжатия, генерируемых в трубе при выдвижении, поршня. В начале сжатия поршнем образовавшейся пузырьковой среды в последней формируется бегущая волны давления, которая после выхода на открытый конец становится стоящей волной. [c.148]

При k нормальная скорость оказывается разной мнимости с давлением. Поэтому средняя излучаемая энергия в этом случае равна нулю бесконечная плоскость, вдоль которой бежит синусоидальная волна давлений, ничего не излучает, если скорость бега волны меньше скорости звука в среде (длина волны возмущения на плоскости меньше длины волны звука той же частоты в среде). [c.121]

Соотношения (XI.11) — (XI.14), таким образом, позволяют выбрать среди разных решений системы (XI. 10а) такие решения, которые удовлетворяют этим условиям. Последние же в свою очередь определяют те направления в данном кристалле, вдоль которых могут распространяться чисто продольные и чисто поперечные ультразвуковые волны При этом наличие элементов симметрии сокращает число независимых и отличных от нуля модулей упругости упрощая уравнения (XI. 10а), т. е. их решение и нахождение особенных направлений. Наиболее простой таблицей модулей упругости обладают кристаллы кубической симметрии. Для этих Кристаллов мы и выполним подробные расчеты, а для кристаллов более низкой симметрии приведем соотношения, связывающие скорости звука с модулями упругости в оптимальных срезах. [c.244]

Удар твердого тела о плоскую поверхность воды можно исследовать таким же путем, как и гидравлический удар в трубе. Так как теперь для обеих столкнувшихся сред величина рс имеет разные значения, то скорость распространения волн давления в обеих средах будет разная, а потому будет разным и изменение скорости в них. Если тело, ударяющееся о воду, представляет собой массивный кусок металла, то практически вся относительная скорость воспринимается водой . Повышение давления, возникающее в воде при ударе, довольно быстро спадает, во-первых, вследствие своего распространения со скоростью звука от контура поверхности столкновения, а во-вторых, вследствие того, что твердое тело под действием противодавления более или менее быстро (в зависимости от своей массы) теряет скорость. Кривая, изображающая зависимость ударного давления от времени, имеет примерно такой же вид, как кривая, изображающая распределение давления вдоль ширины прямоугольной пластинки, обтекаемой сверхзвуковым потоком (см. рис. 256). После того как ударное давление в воде делается равным нулю, в ней остается только обычное гидродинамическое давление, соответствующее оставшемуся после удара движению. [c.422]

Заметим, что все наши рассуждения проводились без учёта затухания звука в среде. Если затухание звука велико, кроме влияния дисперсии, импульс будет расплываться благодаря затуханию, поскольку разные частоты, входящие в спектр импульса, будут затухать различно (поглощение звука пропорционально / ). Учёт затухания вносит добавочные ограничения при использовании понятия групповой скорости ). [c.373]

На рис. 4.8 показан точечный источник, который излучает акустическую энергию равномерно по всем направлениям в неоднородной среде. В рассматриваемом случае скорость звука с глубиной уменьшается. Из источника лучи выходят с одинаковым угловым расстоянием. Однако из-за распространения разных участков фронта волны с разными скоростями по разным направлениям точки равной фазы будут находиться на несферической поверхности. Отдельные лучи, всегда перпендикулярные локальному участку фронта волны, должны следовать по искривленным траекториям, имеющим разные радиусы кривизны. Это приводит к тому, что плотность распределения лу- [c.104]

Работа первой группы Р. основана па измерении скорости распространения УЗ в движущейся среде, к-рая равна векторной сумме скорости звука с в неподвижной среде и скорости V движения среды. Для исключения погрешностей, обусловленных изменением с под действием различных факторов, скорость и определяют путём измерения скорости распространения УЗ в направлении потока и против него, причём эти измерения проводят либо одновременно в разных акустич. каналах, либо поочерёдно в одном и том же акустич. канале. В первом случае (рис. 1) в канале 1 осуществляется измерение векторной суммы скоростей (в пределах акустич. базы датчиков ), а в канале [c.300]

При создании волны в полупространстве заданным распределением нормальных скоростей на ограничивающей плоскости," так же как и при создании поля распределением давлений, весь набор спектров распадается на ближнее поле, состоящее из неоднородных волн, и на поле, излучаемое плоскостью в виде однородных распространяющихся волн. С таким разбиением поля на две части, ведущие себя по-разному, приходится иметь дело, в частности, в вопросах излучения звука вибрациями протяженных конструкций, например обшивок кораблей (излучение подводного звука), фюзеляжа самолетов, кожухов механизмов и т. п. Во всех этих случаях излучение в окружающую среду создается нормальными смещениями этих больших поверхностей, а вследствие большой величины этих поверхностей по сравнению с длинами волн нормальных смещений оценку излучаемого звука можно провести, считая поверхность плоской. [c.100]

Три нормальном падении звука на плоскую границу раздела двух сред, обладающих разными акустическими сопротивлениями, возникает стоячая волна (колебание, образованное двумя волнами, бегущими навстречу друг другу). На расстояниях К/2 в стоячей волне располагаются точки, в которых колебания отсутствуют (узлы) посередине между узлами располагаются точки с максимальной амплитудой (пучности). В поле стоячих волн значения А, В, и, Р при полном отражении вдвое превосходят эти значения в исходных бегущих волнах. Узлы и пучности колебательной скорости располагаются в тех же точках, что узлы и пучности смещения. Распределение звукового давления в стоячей волне также характеризуется наличием узлов и пучностей, однако положение узлов давления совпадает с положением пучностей смещения. Таким образом, узлы и пучности скорости и смещения отстоят от узлов и пучностей давления на Х/4. [c.11]

Скорость и результаты звуковых процессов существенно зависят от параметров системы в целом (состоящей из собственно аппарата и акустического поля) и параметров отдельной точки тюля. К параметрам системы относятся частота колебаний, общая мощность излучения, объем и форма зоны озвучивания, продолжительность озвучивания, форма и свойства поверхности, ограничивающей акустическое поле, потери акустической энергии в реакционной среде. Параметрами точки поля являются амплитуда, скорость и ускорение частиц, звуковое давление, интенсивность звука, плотность энергии. В подавляющем большинстве случаев эффективность воздействия ультразвука на процесс и его результаты определяется главным образом тремя-четырьмя из этих параметров. Их сочетание может быть различным для разных процессов. [c.86]

СКОРОСТЬ ЗВУКА, скорость перемещения в среде упругой волны при условии, что форма её профиля остаётся неизменной. Скорость гармонической волны наз. также фазовой скоростью звука. Обычно С. з.— величина постоянная для данного в-ва при заданных внеш. условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда фазовая скорость оказывается различной для разных частот, говорят [c.691]

Рассмотрим случай, когда источник звука движется в среде со сверхзвуковой скоростью. В этом случае звуковые волны уже не могут обогнать источник звука. Поэтому перед источником звуковых волн нет, они появляются только за ним. На рис. 190 цифрами I—4 отмечены последовательные положения источника 5 звука через равные промежутки времени. Каждое из них можно рассматривать как центр сферических звуковых волн, возникающих в момент появления в нем источника звука. К моменту, когда источник звука окажется в точке А, звуковые волны из точек I—4 успеют распространиться на разные расстояния. [c.238]

Замечая, что величину dpjdp можно принять за характеристику сжимаемости среды — роста плотности с давлением,—заключим, что чем больше сопротивляемость среды сжатию, тем больше скорость распространения звука в ней. Приведем округленные значения скорости распространения звука в разных средах в воздухе — 340 м/с, в воде—1500 м/с, в твердом теле — 5000 м/с (вопрос о распространении малых возмущений в твердых телах представляет особые трудности, так как требует рассмотрения уравнений динамики упругого тела с характерными для него двумя скоростями распространения возмущений). Очень малые скорости распространения звука наблюдаются в легко сжимаемых жидких пенах. [c.153]

Разнообразны механизмы самовоздействия звука в жидкостях с пузырьками газа. Появление пузырьков приводит к снижению скорости звука. Если их распределение по сечению пучка неравномерно и концентрация пузырьков в приосевой области более высока, что может быть связано, напр., с развитием кавитации, то скорость звука в центр, части пучка снижается и пучок фокусируется. Процесс самовоздействия звука может развиться и при равномерном распределении пузырьков в жидкости, т. к. вследствие сильной нелинейности такой среды в ней наблюдается не только различие в скоростях перемещения разных точек профиля волны, но и скорость переноса волны как целого оказывается зависящей от амплитуды. Это приводит, в силу неравномерности распределения амплитуды звука по радиусу пучка, к самофокусировке (если скорость звука падает с ростом амплитуды) или к самодефокуси-ровке (в обратном случае). [c.290]

Релаксация связана с разл, внутримолекулярными и межиолекулярными процессами, происходящими в среде под действием УЗ, поэтому анализ частотных и температурных зависимостей коэф, П. з, позволяет судить об этих процессах. Частота релаксации р для разных веществ может лежать как в ультразвуковой, так и в гиперзвуковой области величина её зависит от темп-ры, давления, примесей др. веществ и от др. факторов. Исследованием поглощения и скорости звука в зависимости от частоты, темн-ры, давления, концентрации примесей и др. физ. величин занимается молекулярная акустика. [c.656]

В рассматриваема нами случае =1 и -1. Очевидно, что случай = Уг I соответствует неподатливым, жестким границам, а случай = -I - абсолютно мягким границам. Обратим внимание, что коэффициент отражения - величина постоянная не только когда границы полностью отражают. РСогда граничат две среды с одинаковой скоростью звука, но разными плотностями и Д, коэффициент отражения будет равен [c.41]

Следует иметь в виду, что перечисленные причины, обусловливающие зависимость показателя преломления от мощности излучения, обладают разной степенью инерционности. В случае, например, стрикционного механизма нелинейности световое поле задает собственно силу, действующую на среду, и для возникновения неоднородности, т. е. смещения частиц, необходимо оцределенное конечное время. В конденсированной среде, следовательно, стрикция вызывает уплотнение в результате распространения упругой волны, и время, за которое устанавливается стационарное распределение плотности, по порядку величины определяется отношением радиуса а поперечного сечения пучка к скорости звука Оз . Если принять а= 0,25 мм, Пз = 1,5 км/с, то 10 с. Инерционность [c.834]

Источником звука является всякое тело, колеблющееся с частотой, лежащей в пределах звукового диапазона, и возбуждающее в окружающей упругой среде (обычно в воздухе) звуковые волны. Этот процесс возбуждения волн в окружающей среде носит название излучения волн. Различные тела в разной степени обладают способностью излучать звуковые волны. Например, колеблющийся камертон сам по себе излучает очень слабо. Это объясняется малыми размерами ножек камертона и характером их колебаний. Как и в случае отдельного импульса ( 134), колеб пощаяся ножка камертона вызывает сжатие воздуха с одной стороны и в то же время разрежение — с другой. Вследствие того, что выравнивание давления в воздухе происходит со скоростью звука, эти сжатия и разрежения в сильной степени компенсируют друг друга. Вместо того, чтобы возбуждать упругую волну в окружающем воздухе, колеблющаяся ножка камертона лишь перекачивает прилегающие к ней слои воздуха с одной стороны на другую. Звуковые волны возбуждаются только постольку, поскольку это перекачивание происходит не полностью. [c.738]

Звуковое давление р в акустич. волне, распространяющейся в среде с релаксацией, оказывается равным сумме давления ро, обусловленного только изменением плотности, и добавочного давления бр, возникающего из-за наличия релаксац. процесса. Это добавочное давление сдвинуто по фазе относительно иамевения плотности, что приводят к дополнит, (релаксац.) поглощению звука, из решения ур-ния (1) для гармония, волны мояшо видеть, что при разных частотах звука отклонение от равновесного значения различно, поэтому добавочное давление при том же изменения плотности оказывается разным при равных частотах. Соответственно скорость звука с = дp дpf также зависит от частоты, т. е. за счёт Р. а. возникает дисперсия скорости звука. Изменение с с частотой происходит от макс, значения с а нв высоких частотах (<вт 3> 1), когда процесс установления равновесия не успевает за изменениями плотности, до мин. значения с на низких частотах, когда равновесие полностью успевает установиться при колебаниях плотности и избыточное давление 6р 0. [c.329]

Импульсные методы измерения скорости звука позволяют измерять число длин волн, укладывающихся на акустическом пути, а также определять фазовые сдвиги, приобретенные волной при отражении от границ разных частей звукопровода. Поскольку вводимые в образец импульсы являются высокочастотными (1—100 МГц), длина волны существенно меньше поперечных геометрических размеров образца, что можно рассматривать как случай свободного распространения волн в полубесконечной среде (случай нормальной дифракции). Это позволяет достаточно точно рассчитывать поправки на создающееся в образце дифракционное поле плоского излучателя, причем эти поправки не зависят от упругих свойств изотропного материала. Для введения з образец звукового импульса используют обычно кварцевый преобразователь который приклеивают в случае работы на о т р а ж е-н и е к одному из плоскопараллельных торцов образца, а в случае работы на прохождение импульса — к обоим торцам. Радиоимпульс от генератора, работаю1цего на основной частоте преобразователя, возбуждает в пьезопреобразователе упругую волну, передающуюся в образец. С помощью пьезопреобразователя в образце можно возбуждать продольную и поперечную волны. [c.262]

ХЬзер на жидкости с тепловой нелинейностью. Наиболее универсальной нелинейностью является тепловая, обусловленная изменением показателя преломления среды при ее нагреве. Очевидно, что такой нелинейностью обладают все среды, но наиболее шльной эта нелинейность бывает в жидкостях и газах, что связано с перераспределением плотности среды при ее неоднородном нагреве. Процесс же перераспределения плотности протекает за конечное время, определяемое при невысоких перепадах температур скоростью распространения звука. Поэтому изменение с температурой показателя преломления жидкости или газа описьшается двумя константами изохорической (дп/ЬТ)г и изобарической (дп/дТ)р. Вторая из этих констант измеряется в равновесии, когда после нагрева произошло выравнивание давления, и хорошо известна для разных сред. Первая же константа (изохорическая) не измерена, и известно лишь, что она меньше второй. Типичные значения (Эи/ЭГ) для изотропных жидкостей имеют порядок 10 К . Еще большие величины наблюдаются у анизотропных жидкостей-нематических жидких кристаллов dnjdT)p 10 К . В этом случае большая нелинейность обусловлена в основном зависимостью параметра порядка кристалла от температуры. Именно изменение параметра порядка (особенно вблизи фазового перехода) приводит к такому большому изменению показателя преломления ориентированного нематического жидкого кристалла. [c.185]

Напомним, что в четырехволновом ОВФ, рассмотренном вьппе, рассеяние происходит на пространственной решетке, образованной изменениями средней за период скорости звука под действием стоячей волны накачки для реализации этого механизма нужна кубичная нелинейность. В данном же случае работает периодическое изменение мгновенных значений скорости звука. Эти изменения, как уже отмечалось, могут создаваться по-разному, Так, в работе [Бункин и др., 1986] предлагается схема с электрической накачкой. Если поместить упругую среду в конденсатор и таким образом создать в ней переменное однородное электрическое поле, то это в принципе приводит к модуляции скорости звука и в результате к ОВФ. Такие процессы, по-видимому, легче всего реализуются в твердых пьезоэлектриках, где давно наблюдались эффекты параметри- [c.201]

Предлагаемая книга посвящена распространению ультразвуковьЕх волн в жидкостях, газах и твердых телах, рассматриваемых как сплошные среды с разными характеристиками упругости. В ней систематизированы вопросы, имеющие непосредственное отнощение к специфике ультразвука возможности генерирования направленных пучков плоских волн, высокой интенсивности ультразвукового излучения и т. д. В связи с этим основное внимание в книге уделено различным аспектам распространения плоских волн их общим характеристикам, затуханию, рассеянию на неоднородностях, отражению, преломлению, прохождению через слои, интерференции, дифракции, анализу нелинейных явлений, пондеромоторных сил, краевых и других эффектов в ограниченных пучках. Рассматриваются также сферические волны, которые формируются при пульсационных колебаниях сферических тел, в дальней зоне излучателей малых размеров, в ультразвуковых фокусирующих системах. Большинство из этих вопросов обсуждается применительно к продольным волнам для сред, обладающих объемной упругостью, а для других типов волн, в частности для сдвиговых волн в жидкостях и твердых телах, дополнительно рассматриваются те вопросы, которые составляют их специфику. К ним относятся граничные и нелинейные эффекты в твердых телах, трансформация волн, их дисперсия, поверхностные волны, соотношения между скоростями звука и модулями упругости в кристаллах, в том числе в пьезоэлектриках. [c.2]

Нелинейный параметр жидкостей ЫК или коэффициент во можно также приближенно ьзычислнть на основе термодинамических соотношений по зависимости скорости звука от температуры и давления. В самом деле, различие местных скоростей разных точек профиля волны можно отнести за счет зависимости скорости звука от давления и температуры, которые в этих точках имеют различные значения, однозначно связанные с колебательной скоростью V и термодинамическими характеристиками данной среды. Таким образом, прираш1ение местной скорости (В/2К) V в выражении (IV. 17) можно представить в виде [c.72]

Важным видом Д. с. з. является дисперсия нор.чалъных волн при распространении звука в волноводе. Роль такого волновода может играть слой в любой слоисто-неоднородной среде. Звуковое поле в волноводе можно представить как суперпозицию нормальных волн разных номеров, распространяющихся с разными фазовыми скоростями. Напр., в жидком слое толщиной /г, ограниченном абсолютно жёсткими плоскостями, нормальная волна с номером п при значении волнового числа к пя1к рас-лространяется с фазовой скоростью [c.124]

Тело, отличающееся по плотности от среды и малое по сравнению с длиной волны звука, может быть использовано как направленный приемник звука. В самом деле, установив в теле какое-либо устройство, регистрирующее компоненту скорости колебаний (или смещения) тела в каком-либо направлении, связанном с телом, получим различные показания устройства при падении волны звука с разных направлений. Таким устройством может, например, быть грузик на пружинке, скользящий по направляющей, укрепленной внутри тела. Легко видеть, что такое устройство имеет дипольную характеристику направленности. В самом деле, формула (111.5) показывает, что компонента скорости соответствующая оси Ха, которую расположим вдоль направляющей, есть скалярное произведение вектора скорости среды у, на вектор (рйбу + а у) П/а, не зависящий от направления падения волны. Значит, действительно, характеристика устройства косинусообразная при любом расположении направляющей. [c.360]

Скорость потоков зависит от частоты звука[ и вязкости среды в различных областях пространства по-разному. Течение вблизи поверхности препятствия (шлихтинговские течения), согласно теории, имеет скорость [c.119]

Некоторые исследователи [26, 27] объясняли процесс турбулизацией среды, происходящей при высоких уровнях звука. В связи с тем, что аэрозольные частицы не полностью увлекаются турбулентными пульсациями среды и степень увлечения существенно зависит от их массы, частицы разных размеров движутся с различными скоростями, что приводит к увеличению вероятности их столкновения между собой. Данный механизм вызывает коагуляцию только в случае полидисперсного аэрозоля. Положительная роль турбулентности в явлении акустической коагуляции отмечалась в работе Б. Ф. Подошевникова и др. [27]. Эти авторы установили, что изменение масштаба турбулентности с помощью продольных перегородок в камере вызывает изменение скорости протекания процесса коагуляции. [c.653]

Скорость звука никоим образом не следует смешивать с колебательной ско-рестью частиц среды. Колебательная скорость частиц среды в зависимости от различных условий (иапример, от амплитуды, частоты колебаний источника звука) может иметь разные значения, при этом во много раз меньшие скорости распространения звука. Процессы колебаний частиц среды и распространения звука. различны и по суш,еству. В то время как звук при отсутствии препятствий может распространяться в среде сколь угодно далеко от источника, частицы среды колеблются около своего положения равновесия и поступательного движения ие имеют. [c.12]

Г. С. Ландсбергом (1930). Детально его исследовал Е. Ф. Гросс. В частности, он обнаружил (1938), что М.— Б. р. в кристаллах расщепляет монохроматич. линию на шесть компонент (это объясняется тем, что скорость звука V в кристалле различна для разных направлений, вследствие чего в общем случае в нём существуют три— одна продольная и две поперечные — упругие волны одной и той же частоты, каждая из к-рых распространяется со своей V скоростью). Он же изучил М.— Б. р. в жидкостях и аморфных ТВ. телах (1930—32), при к-ром наряду с двумя смещёнными наблюдается и несмещённая компонента исходной частоты V. Теор. объяснение этого явления принадлежит Л. Д. Ландау и чешскому физику Г. Плачеку (1934), показавшим, что, кроме флуктуаций плотности, необходимо учитывать II флуктуации температуры среды. [c.392]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...